第2章 第1节 第3课时 活化能-（配套教参）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

本讲义聚焦活化能核心知识点，从基元反应与反应机理切入，通过简单碰撞理论构建有效碰撞、活化分子与活化能的概念，明确活化能与反应热的关系，进而用该理论微观解释浓度、压强、温度、催化剂对反应速率的影响，形成“概念-理论-应用”的学习支架。 该资料以“证据推理与模型认知”为特色，借助能量变化图、反应机理图等可视化模型辅助理解，如分析氟氯烃破坏臭氧层反应判断决速步骤。课中助力教师突破抽象难点，课后通过基础题与高考真题分层练习，帮助学生巩固微观解释能力，培养科学思维与解决实际问题的能力。

第3课时　活化能 [学习目标] 1．知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。 2．通过有效碰撞理论，理解影响化学反应速率的因素，培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。 [对应学生用书P27] 知识点一　活化能和简单碰撞理论 1．基元反应和反应机理 (1)基元反应 大多数化学反应并不是经过简单__碰撞__就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。反应物分子在碰撞过程中相互作用直接转化为生成物分子的反应叫基元反应。 (2)反应机理 基元反应反映化学反应的反应历程。反应历程又称反应__机理__。 2．简单碰撞理论 (1)有效碰撞 (2)活化能和活化分子 ①活化分子：能够发生__有效碰撞__的分子。 ②活化能：活化分子具有的__平均能量__与反应物分子具有的__平均能量__之差。 (3)反应物、生成物的能量与活化能的关系 H＋与OH－的反应，Ag＋与Cl－的反应以及高空大气层内自由原子之间的反应都是瞬间完成的。原因是什么？该事实证明了什么？ 提示　因为反应之前反应物已经成为自由的离子或原子，不再需要破坏或减弱化学键以启动化学反应的活化能；该事实证明了有效碰撞理论的合理性。 1．一个反应的反应机理分为几步，如A―→C的反应机理为A―→B慢反应，B―→C快反应，则： (1)总反应的快慢取决于慢反应； (2)慢反应的活化能大，快反应的活化能小。 2．反应的反应热ΔH与活化能的关系：|ΔH|＝|E1－E2|。 1．平流层中的氟氯烃对臭氧层的破坏作用机理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．催化反应中的催化剂为ClO B．催化反应的决速步骤是反应② C．反应过程中会积聚较高浓度的ClO D．反应达到平衡时，升高温度，O3浓度增大 解析　D　由催化反应方程式知，Cl反应前后不变，故催化剂为Cl，A错误；催化反应中，反应①的活化能大于反应②的活化能，故催化反应的决速步骤是反应①，B错误；由催化反应知，反应①为慢反应，反应②为快反应，故反应过程中不会积聚较高浓度的ClO，C错误；由总反应知，该反应为放热反应，反应达到平衡时，升高温度，平衡逆向移动，O3浓度增大，D正确。 2．反应A2(g)＋2BC(g)===2BA(g)＋C2(g)过程中体系的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．E1等于拆开1 mol A2(g)中化学键和2 mol BC(g)中化学键所需能量之和 B．该反应的热效应ΔH＝E1－E2 C．使用催化剂，该反应ΔH增大 D．若改变某条件时化学反应速率加快，则E1一定减小 解析　B　由题图可知，最高能量状态时得到活化配合物，并没有生成气态A、B、C原子，未彻底断裂反应物中的化学键，则E1不等于拆开1 mol A2(g)中化学键和2 mol BC(g)中化学键所需能量之和，故A错误；E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，焓变等于正逆反应的活化能之差，则热效应ΔH＝E1－E2，故B正确；催化剂改变反应的历程，可同时降低正逆反应的活化能，但二者差值不变，不影响焓变大小，故C错误；若改变反应物的浓度、反应体系的压强时，反应速率加快，则E1不变，使用催化剂时E1减小，故D错误。 3．(2024·甘肃卷)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．E2＝1.41 eV B．步骤2逆向反应的ΔH＝＋0.29 eV C．步骤1的反应比步骤2快 D．该过程实现了甲烷的氧化 解析　C　由能量变化图可知，E2＝0.70 eV－(－0.71 eV)＝1.41 eV，A正确；由能量变化图可知，步骤2逆向反应的ΔH＝－0.71 eV－(－1.00 eV)＝＋0.29 eV，B正确；由能量变化图可知，步骤1的活化能E1＝0.70 eV，步骤2的活化能E3＝－0.49 eV－(－0.71 eV)＝0.22 eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C错误；该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷的氧化，D正确。 知识点二　有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的微观解释 1．浓度 反应物浓度增大→单位体积内活化分子数__增多__→单位时间内有效碰撞的次数__增加__→化学反应速率__增大__；反之，化学反应速率__减小__。 2．压强 增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数__增多__→单位时间内有效碰撞的次数__增加__→化学反应速率__增大__；反之，化学反应速率__减小__。 压强对化学反应速率的影响，可转化成浓度对化学反应速率的影响。 3．温度 升高温度，反应物分子的能量__增加__→使一部分原来能量较低的分子变成__活化分子__→活化分子的百分数__增大__→单位时间内有效碰撞的次数__增加__→化学反应速率__增大__；反之，化学反应速率__减小__。 4．催化剂 使用催化剂→改变了反应历程(如下图)，反应的活化能__降低__→更多的反应物分子成为__活化分子__→活化分子的百分数__增大__→单位时间内有效碰撞的次数__增加__→化学反应速率__增大__。 已知反应：2NO(g)＋Br2(g)⥫⥬2NOBr(g)　ΔH＝－a kJ·mol-1(a＞0)，其反应机理如下： ①NO(g)＋Br2(g)⥫⥬NOBr2(g)　快 ②NO(g)＋NOBr2(g)⥫⥬2NOBr(g)　慢 下列有关该反应的说法正确的是__________(填序号)。 (1)NOBr2(g)是该反应的催化剂。 (2)该反应的速率主要取决于②的快慢。 (3)正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1。 (4)增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率。 提示　(2)(3) 外界条件改变与活化分子、有效碰撞及反应速率的关系 1．下列说法正确的是(　　) A．化学反应一定伴随能量的变化 B．其他条件相同，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数减小 C．其他条件相同，升高温度，使得单位时间内有效碰撞的次数减少 D．催化剂能改变化学反应速率，是由于其仅能使活化能发生改变，而不能使反应历程发生改变 解析　A　其他条件相同，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数越多，但活化分子的百分数不变，B不正确；其他条件相同，升高温度，分子的能量增加，单位时间内有效碰撞的次数增加，C不正确。 2．2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的反应历程如图所示，下列说法正确的是(　　) A．该反应决速步骤的活化能为E2 B．每当消耗1 mol NO，转移电子4 mol C．使用合适的催化剂会使E1、E2、E3同时减小 D．温度升高，第Ⅰ步反应活化分子百分数升高，第Ⅱ步反应活化分子百分数降低 解析　A　一个化学反应的快慢由最慢的一步基元反应决定，根据反应历程图可知反应第Ⅱ步为该反应的决速步骤，所以该反应决速步骤的活化能为E2, A项正确；根据方程式2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)可得比例关系NO～NO2～2e－，所以每当消耗1 mol NO，转移电子2 mol，B项错误；催化剂只能降低反应的活化能，但不能降低反应的反应热，所以使用合适的催化剂只会使E1和E2减小，E3为该反应的反应热，催化剂不能降低反应热，C项错误；温度升高，分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，由于分子总数不变，活化分子数增加，活化分子百分数升高，所以温度升高，第Ⅰ步和第Ⅱ步反应的活化分子百分数都升高， D项错误。 3．在有气体参与的反应中，①增大反应物浓度、②升高温度、③增大压强(压缩体积)、④加入催化剂，若以上四种方法均可使反应速率增大，完成下列问题(填序号)： (1)降低反应活化能的是________。 (2)增加活化分子百分比的是________。 (3)未改变活化分子百分比，增加单位体积内分子总数的是________。 (4)增加单位体积内活化分子数的是________。 答案　(1)④　(2)②④　(3)①③　(4)①②③④ [对应学生用书P30] 1．下列说法正确的是(　　) A．活化能接近于零的反应，当反应物相互接触时，反应瞬间完成 B．温度和压强都是通过增大活化分子百分数来加快化学反应速率 C．人们把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子，把活化分子具有的能量叫活化能 D．活化能的大小不仅意味着一般分子成为活化分子的难易，也会对化学反应前后的能量变化产生影响 解析　A　压强不能改变活化分子百分数，增大压强是通过增大单位体积内活化分子数来加快化学反应速率的，B错误；能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞，能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子，活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差叫做反应的活化能，C错误；化学反应前后的能量变化取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小，与活化能无关，D错误。 2．一定条件下，向某密闭容器中充入1 mol HI，发生反应：2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)　ΔH>0，达到平衡状态。该反应经过以下两步基元反应完成：①2HI→2H·＋2I·　ΔH1，②2I→I2　ΔH2。下列分析不正确的是(　　) A．ΔH1>0、ΔH2<0 B．n(HI)＋2n(I2)＝1 mol C．活化分子只要发生碰撞就能发生反应 D．升高温度，反应速率增大，因为活化分子百分数增大 解析　C　基元反应①是断裂化学键过程，反应吸热，ΔH1＞0，基元反应②是形成化学键过程，反应放热，ΔH2＜0，故A正确；向密闭容器中充入1 mol HI，反应前后碘原子总数不变，故n(HI)＋2n(I2)＝1 mol，故B正确；只有活化分子发生有效碰撞，发生有效碰撞时取决于分子的能量和碰撞方向，此时才能发生化学反应，故C错误；通常情况下，升高温度活化分子百分含量增大，活化分子碰撞几率越大，导致化学反应速率增大，故D正确。 3．已知：2ICl(g)＋H2(g)===I2(g)＋2HCl(g)，该反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法正确的是 (　　) A．反应①为吸热反应，反应②为放热反应，总反应为放热反应 B．HI是该反应催化剂，起到加快反应速率的作用 C．整个反应过程共有2个基元反应，决定速率的为第①步反应 D．ICl(g)＋HI(g)===I2 (g)＋HCl (g)ΔH ＝ －218 kJ·mol-1 解析　C　反应①中，反应物[2ICl(g)＋H2(g)]总能量高于生成物[HCl(g)＋HI(g)＋ICl(g)]总能量，为放热反应，A错误；由图可知，反应①生成HI，在反应②中消耗HI，则HI是中间产物，不是催化剂，B错误；由图可知，反应①的正反应活化能比反应②的大，反应①的反应速率较慢，所以总反应的反应速率取决于第①步反应，C正确；由图可得，总反应2ICl(g)＋H2(g)===I2(g)＋2HCl(g)　ΔH ＝－218 kJ·mol-1，D错误。 4．Ni可活化C2H6放出CH4，其反应历程如下图所示： 下列关于该活化历程的说法正确的是(　　) A．该反应的决速步是：中间体2→中间体3 B．只涉及极性键的断裂和生成 C．Ni是该反应的催化剂 D．该反应的热化学方程式为Ni＋C2H6===NiCH2＋CH4　ΔH＝－6.57 kJ·mol-1 解析　A　由反应历程图可知，中间体 2→中间体 3 的活化能最大，速率最慢，所以该反应的决速步是中间体 2→中间体 3，A 正确；反应中涉及C—C非极性键的断裂，并非只涉及极性键的断裂和生成，B错误；由图可知，反应方程式为Ni＋C2H6===NiCH2＋CH4，即Ni是反应物，而不是该反应的催化剂，C错误；热化学方程式中应标注物质的状态，正确的热化学方程式为Ni(s) ＋ C2H6(g)===NiCH2(s) ＋ CH4(g)　ΔH ＝ － 6.57 kJ·mol-1，原选项未标注物质状态，D错误。 5．甲酸被认为是理想的氢能载体，我国科技工作者运用DFT计算研究单分子HCOOH在催化剂表面分解产生H2的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。 回答下列问题： (1)该历程中决定正反应速率步骤的能垒(活化能)E正＝______________ eV，该步骤的反应方程式为______________________________________________________________。 (2)该历程中甲酸分解制氢气的热化学方程式为_______________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)反应的活化能越大，反应速率越慢，化学反应速率取决于最慢的一步，由题图可知，HCOOH*转化为HCOO*和H*的反应的活化能最大，反应速率最慢，则该历程中决定正反应速率步骤的反应方程式为HCOOH*===HCOO*＋H*，能垒(活化能)E正＝0.77 eV－(－0.21)eV＝0.98 eV。(2)由题图可知，甲酸分解生成二氧化碳和氢气的反应为放热反应，反应热ΔH＝－0.15NA eV·mol-1，则反应的热化学方程式为HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－0.15NA eV·mol-1。 答案　(1)0.98　HCOOH*===HCOO*＋H* (2)HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－0.15NA eV·mol-1 学科网（北京）股份有限公司 $